실험2 Measurement of electron's EM

목차

1. 실험목적 및 소개
2. 실험 이론
3. 실험 장비
4. 실험방법
5. 실험 값 및 결과
6. 실험 분석
7. 실험 결론

본문내용

1. 실험목적 및 소개
전자의 전하와 질량의 비를 측정하며 대전입자가 자기장 내에서 운동할 때 받는 로렌츠 힘(Lorentz force)을 이해한다.
◈ 로렌츠의 힘(Lorentz force)

<중 략>

이번 실험은 전입자가 자기장 내에서 운동할 때 받는 로렌츠 힘(Lorentz force)을 이해하는 실험이었다. 로렌츠의 힘을 잘 몰라서 인터넷에서 로렌츠 힘을 검색해 보니, 일반적으로 전하량 로 대전된 입자가 자기장
실험장면
에 수직인 방향으로 의 속도로 입사하면 의 힘을 받는 것을 의미하는 것을 알았다. 실험에서 자기장은 헬름홀쯔 코일의 두 개의 평행 전류고리로 부터 얻어졌는데 이 한 쌍의 코일은 수직으로 세워져 있어서 자기장을 형성한다. 두 코일간의 간격이 코일의 반경과 일치하면 그 중간점 근처에서는 거의 균일한 축 방향 자기장이 형성된다. 진공관의 내부의 가열된 필라멘트 음극에 의하여 방출된 전자는 양극에 가해 준 전위차에 의해 계속 가속 되고 전자의 초기 운동에너지를 갖는다. 양극에 있는 작은 구멍을 통하여 전자가 자기장이 있는 곳으로 들어가면 전자는 속도와 자기장에 수직한 방향으로 힘을 받아 원운동을 한다. 이때 전류와 전압을 측정함으로서 전기장을 계산할 수 있었고 전자의 비전하를 계산할 수 있었다. 가속 전압을 조금씩 높여 줄때 전자의 속도가 증가하고 궤적이 가늘고 선명해 졌다. 주의해야 할 점은 갑자기 높은 전압을 걸어 주면 필라멘트가 끊어질 위험이 있으므로 서서히 전압을 높여주어야 한다.
이번실험에서 200V와 300V에서 모두 10% 미만의 오차율을 보여서 만족스러운 실험이었다. 그래도 오차가 생긴 원인에 대해 생각해 보자면, 궤적의 반경을 잴 때, 궤적의 경계가 모호했을 뿐만 아니라, 눈으로 어림잡아 그 값을 정해서 실험값으로 넣었기 때문에, 정확한 값에서 오차가 생겼을 가능성이 있다.

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참고 자료

현대물리학, Beiser, 2002, p100 - 350
http://kin.naver.com/qna/detail.nhn?d1id=11&dirId=110501&docId=107412746&qb=7KeE6rO1IO2IrOyekOycqA==&enc=utf8&section=kin&rank=6&search_sort=0&spq=0